Навукоўцы Каліфарнійскага ўніверсітэта выявілі генетычныя дадзеныя, якія дапамогуць харчовым культурам, такім як памідоры і рыс, выжыць больш працяглыя і больш інтэнсіўныя перыяды засухі на нашай планеце, якая пацяплее.
На працягу апошняга дзесяцігоддзя даследчая група імкнулася стварыць малекулярны атлас каранёў сельскагаспадарчых культур, дзе расліны ўпершыню выяўляюць наступствы засухі і іншых пагроз навакольнага асяроддзя. Пры гэтым яны выявілі гены, якія навукоўцы могуць выкарыстоўваць для абароны раслін ад гэтых стрэсаў. Іх праца апублікавана 20 мая ў часопісе Ячэйка, дасягнуў высокай ступені разумення функцый каранёў, таму што ён аб'яднаў генетычныя дадзеныя з розных клетак каранёў таматаў, якія вырошчваюцца як у закрытых памяшканнях, так і звонку.
«Часта даследчыкі праводзяць лабараторныя і цяплічныя эксперыменты, але фермеры вырошчваюць рэчы ў палявых умовах, і гэтыя дадзеныя таксама разглядаюць палявыя ўзоры», - сказала Ніліма Сінха, прафесар біялогіі раслін у Дэвісе і суаўтар артыкула. Дадзеныя далі інфармацыю аб генах, якія загадваюць расліне ствараць тры ключавыя рэчы.
Ксілема - гэта полыя трубападобныя пасудзіны, якія транспартуюць ваду і пажыўныя рэчывы ад каранёў аж да ўцёкаў. Без транспарту ў ксілеме расліна не можа ствараць уласную ежу з дапамогай фотасінтэзу. «Ксілем вельмі важны для абароны раслін ад засухі, а таксама солі і іншых стрэсаў», - сказала вядучы аўтар даследавання Шыан Брэйдзі, прафесар біялогіі раслін у UC Davis.
У сваю чаргу, без транспарту мінеральных рэчываў раслін у ксілеме, людзі і іншыя жывёлы мелі б менш вітамінаў і пажыўных рэчываў, неабходных для нашага выжывання. У дадатак да некаторых тыповых гульцоў, неабходных для фарміравання ксілемы, былі знойдзены новыя і дзіўныя гены.
Другі ключавы набор генаў - гэта тыя, якія накіроўваюць знешні пласт кораня на выпрацоўку лігніну і суберын. Суберын з'яўляецца ключавым рэчывам у корку, і ён атачае клеткі раслін тоўстым пластом, трымаючыся ў вадзе падчас засухі. Такія культуры, як таматы і рыс, маюць у каранях суберын. Плён яблыні маюць суберын, навакольны іх знешнія клеткі. Усюды, дзе гэта адбываецца, гэта прадухіляе расліна ад страты вады. Лігнін таксама забяспечвае гідраізаляцыю клетак і забяспечвае механічную падтрымку.
«Суберын і лігнін з'яўляюцца натуральнымі формамі абароны ад засухі, і цяпер, калі гены, якія кадуюць іх у гэтым вельмі спецыфічным пласце клетак, ідэнтыфікаваны, гэтыя злучэнні могуць быць палепшаныя», - сказала суаўтар даследавання Джулія Бэйлі-Серэс з UC. Рыверсайд прафесар генетыкі. «Я вельмі рады, што мы так шмат даведаліся пра гены, якія рэгулююць гэты вільгацебар'ерны пласт. Гэта так важна для таго, каб можна было палепшыць засухаўстойлівасць сельскагаспадарчых культур», — сказала яна.
Гены, якія кадуюць мерыстэму каранёвай расліны, таксама аказаліся надзвычай падобнымі паміж таматам, рысам і арабідопсісам, мадэльнай раслінай, падобнай на пустазелле. Мерыстэма - гэта расце кончык кожнага кораня, і гэта крыніца ўсіх клетак, якія складаюць корань.
«Гэта рэгіён, які будзе ствараць астатнюю частку кораня і служыць сваёй нішай ствалавых клетак», - сказала Бэйлі-Серэс. «Гэта дыктуе ўласцівасці саміх каранёў, напрыклад, наколькі яны вялікія. Веданне гэтага можа дапамагчы нам развіць лепшую каранёвую сістэму ".
Брэйдзі патлумачыў, што калі фермеры цікавяцца той ці іншай культурай, яны выбіраюць расліны, у якіх ёсць прыкметы, якія яны бачаць, напрыклад, большыя, больш прывабныя плады. Значна складаней для селекцыянераў адабраць расліны з падземнымі ўласцівасцямі, якія яны не могуць бачыць.
«Схаваная палова» расліны пад зямлёй мае вырашальнае значэнне для селекцыянераў, калі яны жадаюць паспяхова вырошчваць расліна», - сказаў Брэйдзі. «Здольнасць змяніць мерыстэму каранёў расліны дапаможа нам стварыць культуры з больш жаданымі ўласцівасцямі».
Нягледзячы на тое, што гэта даследаванне прааналізавала толькі тры расліны, каманда лічыць, што вынікі можна прымяніць больш шырока. «Памідор і рыс падзяляюць больш чым 125 мільёнаў гадоў эвалюцыі, але мы ўсё яшчэ бачым падабенства паміж генамі, якія кантралююць ключавыя характарыстыкі», - сказаў Бэйлі-Серэс. «Цалкам верагодна, што гэтае падабенства справядліва і для іншых культур».